城市道路大型网络视频监控系统

PAGEPAGE19城市道路大型网络视频监控系统何晓辉江西省信息中心目录TOC\o\h\z第一部分项目背景 31.1监控系统发展历史 31.2系统应用 3第二部分系统总体设计 52.1需求分析 52.2系统建设目标 52.3系统设计原则 72.4系统整体设计 82.4.1系统逻辑结构图 82.4.2监测点内部设计 82.4.3社会资源的整合 92.4.4远程应急指挥设计 102.4.5存储设计 102.4.6集中管理和视频流的转发 112.4.7安全性设计 112.4.8系统功能 12第三部分硬件选型 133.1硬件选型原则 133.2华硕企业级服务器 133.3系统基本预算 19第一部分项目背景随着视频监控方案的应用普及，视频监控已经与人们的生活越来越密切，而随着网络技术的发展，网络视频监控系统应用已经成为一种趋势。尤其是互联网、电视技术、通信技术开始融合以后，基于互联网平台的视频监控网络化是必然的趋势。1.1监控系统发展历史视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。分布式网络视频管理系统是第三代视频监控系统的代表，是数字化、网络化的监控系统，是运用互联网及多媒体技术开发的整合式集中智能管理平台，可提供高清晰监控图像、视音频对讲、分布式存储、录像回放检索、远程控制、WEB服务和系统集中控制管理等全方位支持。系统功能强大、先进、可靠，网络适应能力强，可适用于网络化监控和远程监控。1.2系统应用随着各城市经济与城市建设的进一步发展，安全部门工作面临新的挑战，安全部门的行政管理是国家行政管理的一个重要组成部分，与经济建设有着密切的关系，为了适应新形势的需要，建立城市治安监控系统对提高城市品味、为招商引资提供一流治安环境，城市管理监控系统显得具有十分重要意义。第二部分系统总体设计随着信息化、网络化程度的提高，以往采用的模拟视频监控系统逐渐暴露出很多缺点，如硬件设备复杂、监视画面切换不便、录像带取换频繁、保存检索不便等。监控技术的飞速发展，对原有设备进行大量的维护工作是远远不够的，也是极不科学的，是不符合技术发展方向的。为此，在充分利用现有监控设备的基础上，建设一套先进的网络化视频监控系统显得尤为重要。2.1需求分析针对监控的特点，结合“互联互动，资源共享”的应用方式，本着数字化、智能化、网络化的原则，对“网络视频监控系统”做出设计。设计的指导思想是既要保证该系统能最大限度的发挥安全防范作用，充分满足城市平安的各项要求，考虑综合效益，并且保证系统具备适度超前，同时又能提高管理效率，突出以下几个要点：在充分合理使用资金的基础上，将现有系统建设成为技术先进的、功能实用的新型监控系统。可利用现有的计算机网络传输远程监控的图像和远程控制指令。将监控系统建设成为数字化、网络化、分布式、智能化，实现远程网络监控、Web监控等多种形式、多监控点的系统。针对于网络视频监控有集中管理、以及未来监控点不断增加的需求，系统必须具备良好的兼容性、扩展性。所有设备均采用嵌入式系统，最大限度降低维护投入，避免财力、物力、人力的浪费。2.2系统建设目标 在充分利旧的基础上，开发建设基本适用于城市道路监控需要的规范化视频监控系统；充分利用运营商城域网资源，并充分考虑城域网现有的资源状况，利用现有网络条件，构建110/122报警监测点和监测中心的视频监控信息传输网络；在现有网络基础上构建以110/122指挥中心为监控中心的网络化、智能化监控信息系统，并在需要的情况下和其他的应用系统进行连接，从单纯的分布式网络数字监控系统过渡到真正的“管理”系统；指挥中心设计目标视音频监控管理功能；对监测点语音广播功能；全网内报警信息管理功能；视频流控制、接收及转发功能；视频流本地储存及管理功能；全网内设备的远程状态监控及网络管理功能；授权与安全认证功能；监控终端系统设计目标音视频监控，本地录像功能；视频流的网络传输功能；与报警设备的连接和控制；外部设备（门禁）的控制功能；网络端监控设计目标实时图像及语音的传输、接收与流量（带宽）控制；报警信息（开关量数据、图像和语音）的传输、接收与转发控制；具备多级权限管理机制的客户端软件（接收与点播图像、语音及报警信息）；视频流控制流转发目标多级视频流、控制流转发功能；多级权限控制；2.3系统设计原则按照城市道路监控应用的需求和特点，项目的产品选型和工程的设计应遵循以下原则：实用性原则采用成熟的、经实践证明其实用性的技术。能满足现行业务的管理，并适应5年内业务发展的要求。可靠性原则系统具备故障判断和自动恢复的能力，设计详尽的故障处理及紧急事故处理方案，保证系统运行的稳定性和可靠性。标准性和开放性原则系统的设计应符合国际标准和工业标准，采用开放式系统体系结构。系统本身具备足够的开放性，可以根据用户的具体需求进行进一步的开发并提供相应的二次开发包供用户使用。同时该系统应该可以方便的与现有的其他系统进行对接先进性原则采用最新的可升级的编码技术，选用的技术和软硬件产品应具备持续性发展的能力以维持系统的先进性。安全性原则系统应具有多层次的安全保护措施，以满足用户身份鉴别、访问控制、数据完整性、可稽核性和保密性的要求。扩展性原则控制中心应该具备足够的扩展性在系统本身上提供进一步的二次开发能力和与现有以及未来的信息系统进行对接的能力。经济性原则系统在保证性能强大、先进的同时应考虑经济性，选用具有最佳性价比的产品。可管理性原则由于监控点数量较多，监控中心需要提供丰富灵活的管理方式，实现方便的网管。灵活性原则监控网络设备能支持多种方式的远程连接，支持各种复杂的应用环境，充分满足用户的需求。2.4系统整体设计2.4.1系统逻辑结构图图1系统逻辑结构图如图1，网络视频服务器部署在电子警察交叉路口、治安监控点、卡口监控点，以及其他社会监控点。摄像设备通过同轴电缆将模拟信号接入网络视频服务器。网络视频服务器将收集到的模拟视频信号使用高清晰度，低码流的H.264方式进行编码，支持光纤接口将数据传输到指挥中心，然后通过指挥中心的数字视频矩阵解码上电视墙。2.4.2监测点内部设计在各个监控检测点，前端通过光端机把摄像设备采集到的视频信号通过光端机传输到街道监控中心的网络视频服务器，通过网络视频服务器的一路复合输出，输出在监视器或其他显示设备上。可以通过挂接在网络上的网络键盘对前端的云台球机等设备进行控制。网络视频服务器单台设备支持H.264编码方式，支持1路、4路、8路音视频输入，根据用户的实际带宽和清晰度的要求，码率从32K到4M可调，图像的分辨率从QSIF~D1（704*576）可调，在带宽允许的情况下可以设置成1-1.5M的码率，这样回放以及中心监看的清晰度可以达到450线。2.4.3社会资源的整合在整体解决方案中，系统充分考虑现有资源的合理利用，比如在学校、医院、政府机关、工厂等等已经建立监控系统的，该系统在它原有的基础上进行扩展。针对这种已有的监控系统，提供2种可实施的方案，一种是在模拟摄像机的后面加挂视频分配器，通过视频分配器分出2路视频信号，一路输入原有系统，另外一路输入到网络视频服务器，通过编码压缩以后存储并传到网络中，中心的数字视频矩阵再进行解码输出模拟信号到电视墙。另外一种方案主要是针对摄像机比较多的监控点，可以在原有的模拟矩阵后面加挂网络视频服务器，把模拟矩阵的输出作为网络视频服务器的输入，由网络视频服务器来控制模拟矩阵输出哪几路视频信号，再由网络视频服务器对这几路图像进行存储并传输。这样做虽然可以节约成本但是因为是选择性输出，所以不能对所有的图像进行录像存储，只能是看哪几路就存哪几路。（这种方案的前提是模拟矩阵的生产厂家能够提供模拟矩阵的协议。如果不能提供，则需要提供控制键盘以及在PC上运行的控制协议。）以上的解决方案也适用已建立的电子警察路口系统。2.4.4远程应急指挥设计图2远程应急指挥网络视频服务器具备一路音视频输出，可以在客户端实现远端与中心端音频对讲，在网络视频服务器本机实现远端与中心端之间的音视频双向对讲，构建简单的视频会议网。当某个街道监控中心所管辖的监控点发生突发事件，其他的街道监控中心还可以点播其视频了解状况，并且可以实时地进行音视频对讲，市监控中心还可以通过音视频对讲，进行远程调度指挥。2.4.5存储设计在该系统中，建议2种存储策略，即在街道监控中心中配置的网络视频服务器上进行录像文件的本地存储，网络视频服务器具备IDE接口，可以通过挂接IDE硬盘实现录像文件的存储。一路网络视频服务器可以挂接2个IDE硬盘，四路设备可以挂接4个IDE硬盘，八路设备可以挂接8个IDE硬盘，并且对硬盘的容量没有限制，这样可以保障录像资料长时间的存储。这种存储策略可以防止当网络意外断开后录像文件还可以保存在网络视频服务器中，当网络连通后还可以访问当时的录像文件，并且可以把当时的录像资料传输到中心进行备份，以供后期查询。因为当网络断开以后，中心就没有任何图像，如果这时发生抢劫、交通肇事等突发事件，那么就无从考证，所以在整体方案设计时考虑在前端进行存储，防止这样的以外发生，做到整个系统的完备性。2.4.6集中管理和视频流的转发在市监控中心配置数字视频转发系统来实现视频数据流的缓存、转发及权限管理；实现网络视频服务器的集中管理；并同时实现与其他网络的隔离。数字视频转发系统软件提供了一个高管理性、高扩展性、高安全性的实用、先进的分布式视频转发解决方案。使得大规模的网络监控系统能够在提供复杂功能的同时尽可能的节约网络资源和管理成本。监控中心数字视频转发系统软件与网络视频服务器监视点之间通过多级数字视频转发系统软件联网，数字视频转发系统软件的级数无限制，监控中心管理员可使用计算机和登录密码接入任何一台数字视频转发系统软件实现集中监控管理，消息流支持批量处理。数字视频转发系统软件可以通过保障消息流和数据流的唯一性，以及不同的优先级设置节省网络带宽，保证网络的通畅。明确而高效的用户权限验证方式保证了权限的唯一性，方便用户管理的同时也提高了系统的安全性。2.4.7安全性设计该系统提供了多重安全性考虑。首先网络视频服务器按TCP/IP网络协议传送数据，所有的视频数据和控制数据都是以TCP或UDP方式在指定端口传送数据。因此为了避免前端网络接入口存在的被非法连入的风险，可在前端数据进入主网络前架设防火墙，进行数据包过滤，对通过数据的IP地址、MAC地址和传输端口进行识别，只允许通过合法有效的数据，其它数据都进行丢弃处理。以此来保证进入网路数据的清洁度，有效防止非法网络入侵和病毒传染。网络视频服务器编码后的图像有专用的软件和硬件进行解码，就算不法分子拿到了图像资料也必须要有专用的软件才能进行解码观看。用户在登陆数字视频转发服务器来获取图像信息时必须要进行用户名密码的认证，只有通过了认证才能登陆系统，登陆了系统以后还必须经过权限的认证，只有拥有了该功能的权限才能进行监看或管理。该方案也可以在安装数字视频转发系统软件的PC上安装双网卡，使得前端设备和后端网络处于不同的网段，以此来防止前端其它网络数据进入主局域网。同时也可以在安装数字视频转发系统软件的PC上安装防火墙以堵塞非法数据。2.4.8系统功能系统功能主要为以下模块提供：网络视频服务器、数字网络视频转发服务器、数字视频矩阵系统。网络视频服务器可以对输入的模拟视音频信号、RS485控制信号、报警信号等，通过以太网或相应的扩展接口传输进网络。网络视频服务器可以在32K-4M的码率上，实现从QCIF到D1的完整编码方案；与数字视频转发系统软件视频控制服务器、客户端软件、数字视频矩阵配合，提供全方位的网络监控系统及大型行业监控系统解决方案。数字网络视频转发服务器一般配备在监控中心或监控分中心，用于集中管理多个设备，并对上级监控系统提供对下级监控网络的访问，主要实现视频数据流的缓存、转发本地存储及权限管理。当发生突发事件，造成大规模的访问量，访问者通过登陆转发服务器获取视频信号，网络视频服务器在任何时候只要发送不超过8个通道（单台设备最大8路）的信号给转发服务器，由转发服务器进行组播，节省带宽。第三部分硬件选型3.1硬件选型原则本项目中，对网络设备的选择，要求在满足设备性能和功能需求的前提下，还应遵循如下原则：选用国际、国内著名设备厂商的产品，以保证产品质量、相关服务质量及产品技术水平等；设备本身技术先进、成熟可靠：设备采用的技术是先进的，同时必须在上市以来已经通过了广大用户的实践检验，无论从软件还是硬件都非常成熟可靠，以保证系统应用的稳定性和兼容性；高性价比：设备在满足应用需求的基础上，具有较高的性价比；可管理性：设备技术基于国际标准，便于维护与管理；完善技术支持与服务体系：设备厂商具有完善的技术支持与服务体系，能够为用户提供全面的技术支持与服务；持续的可发展性：厂商对同一产品系列持续地进行升级与功能扩展的支持是用户设备可扩展性的一种保证。考虑到技术的发展与系统对功能的要求，对比目前市场上主流的服务器产品，经过详细的比较和分析，最终选择华硕RS162-E4/RX4服务器作为系统的网络视频服务器，华硕RS160-E4/PA4服务器作为数字网络视频转发服务器。3.2华硕企业级服务器华硕RS162-E4/RX4、RS160-E4/PA4服务器，性能高、扩展性好的机架服务器，具有强大的事务处理能力和高可用性，可以很好的应用于大型企业办公系统、金融证券行业服务系统、政府部门的政务系统、ISP、IDC等密集计算应用环境。一、华硕RS162-E4/RX4服务器1、性能简介类型企业级类别机架式结构1U华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)处理器CPU类型XeonCPU频率(MHz)1600处理器描述标配处理器数量1个支持CPU个数2CPU二级缓存4MB华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)主板主板芯片组Intel5000PFSB（总线）1066MHz扩展槽4华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)内存内存类型ECCDDRII内存大小1GB最大内存容量48GB华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)存储硬盘类型/描述SAS最大热插拔硬盘数支持4个热插拔SAS硬盘磁盘阵列卡RAID0、1、1+0光驱超薄DVD-ROM软驱1.44M华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)网络网络控制器英特尔82563EB网络连接(双接口)华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)显示性能显示芯片ATIES1000显示核心/16MBDDRSDRAM华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)接口类型标准接口1个外接串口、2个RJ-45局域网接口、4个USB2.0接口(前面2个、后面2个)、1个VGA接口、1个PS/2键盘接口、1个PS/2鼠标接口华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)管理及安全性管理工具软件:ASWM2.0、远程管理:ASMB3-SOL华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)电源性能电源冗余电源电源数量1功率（W）700华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)外观特征尺寸686×444×43.4mm重量15Kg华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)软件系统系统支持WindowsServer2003R2Enterprise32/64、RedHatEnterpriseLinuxAS3.032/64、RedHatEnterpriseLinuxAS4.032/64SuSE®LinuxEnterpriseServer9.032/64华硕RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT)适用环境工作温度10℃储存温度-40℃储存湿度20%-90%（无凝露）2、特色强大的散热系统这款服务器内部整齐而合理，精心布局减少对风道的阻挡。整体风道的方向从前面进，配合专用的风罩和专用风道，把硬盘、CPU、主板、电源等散发出的热量带从后面出，相当顺畅和通风。图3散热风扇服务器的散热设备分两组，一组是系统散热风扇，一组是电源散热风扇。所有风扇都是放置在主板、电源跟SAS/SATA背板之间，有效地处理了硬盘、CPU、主板、电源之间的风量分配，达到最优化。图4系统风扇在系统风扇到CPU散热片之间，设计了一个蓝色的塑料风罩，把3组系统风扇的风，集中吹向CPU的散热片，从而更迅速把CPU的热量带走。风罩和风扇之间的接合，设计得十分出色。图5风扇和风罩接合处除了配备了顶级的散热设备和优秀的风道设计，还需要有合理的散热孔配合，那样才可以保证出色的整体散热效果。这款服务器无论是前面还是后面，或者是恻面，利用了所有可以利用的空间，增加散热孔，使得整个服务器的散热系统完美的运转起来，为整机的运行提供了有力的保证。专业的无线材设计华硕这款RS162-E4/RX4还有更值得称赞的是采用专业无线材设计，通过巧妙的布线，利用强大的科研能力，使得机箱内看不到有线材。从而达到机箱内部整洁，这样的话，就特别方便管理人员的诊断、维护，而且没有排线的阻挡，对机箱内部散热也大有裨益，提高空气的流通，风扇也可以最大限度地为系统降温，保障服务器运转的寿命。机箱内，我们基本看不到传统的线材，我们看不到电源为主板供电的24PIN和8PIN接口，看不到连接硬盘设备的相关数据线。他们都去哪里了呢？我们把那主板和SAS/SATA背板之间的一小块铁盖打开，真相出现了，通过在主板和背板接近的地方，各设计了三条对应、类似PCI-EX1的连接槽，通过一个桥接卡，把主板和背板连接在一起，实现数据传输，从而不用传统的数据线来连接。图6桥接扮演了传统数据线角色的三个桥接卡，绿色的PCB，高矮不同的接口。图7桥接卡二、华硕RS1